(57)【要約】【課題】この発明は圧電素子の良否の検査を簡単かつ確実に行うことができるようにした溶液供給装置を提供することにある。【解決手段】複数のノズルが設けられたヘッドと、このヘッド１の各ノズルに対向して設けられた複数の圧電素子８と、パルス電圧のパルス幅の設定が可能であって、上記圧電素子に第１のパルス幅のパルス電圧を印加して上記ノズルから液滴状の溶液を噴射させるパルス発生器１０と、このパルス発生器によってパルス電圧のパルス幅を上記第１のパルス幅よりも小さい第２のパルス幅に設定して上記圧電素子に印加したときに、各圧電素子に印加されるパルス電圧のピーク値を検出するピークホールド回路２６と、このピークホールド回路で検出されたパルス電圧のピーク値によって圧電素子の状態の良否を判定する判定部２８とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが設けられたヘッドと、
このヘッドの各ノズルに対向して設けられた複数の圧電素子と、
パルス電圧のパルス幅の設定が可能であって、上記圧電素子に第１のパルス幅のパルス電圧を印加して上記ノズルから溶液を液滴状にして噴射させるパルス発生器と、
このパルス発生器によってパルス電圧のパルス幅を上記第１のパルス幅よりも小さい第２のパルス幅に設定して上記圧電素子に印加したときに、各圧電素子に印加されるパルス電圧のピーク値を検出する検出手段と、
この検出手段で検出されたパルス電圧のピーク値によって圧電素子の状態の良否を判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする溶液供給装置。
【請求項２】
上記検出手段は、各圧電素子に印加される上記第２のパルス幅のパルス電圧のピーク値を検出するピークホールド回路と、複数のスイッチを有しこのスイッチを選択的に閉じることで上記圧電素子に印加された第２のパルス幅のパルス電圧を上記ピークホールド回路に入力させる切替えスイッチ回路とを有し、
上記判定手段は、上記切替えスイッチ回路のスイッチを選択的に作動させる駆動部と、上記ピークホールド回路で検出された上記第２のパルス幅のパルス電圧のピーク値から上記圧電素子の状態の良否を判別する判定部とを有する制御装置であることを特徴とする請求項１記載の溶液供給装置。
【請求項３】
上記第１のパルス電圧のパルス幅は２０μｓで、第２のパルス電圧のパルス幅は５μｓであることを特徴とする請求項１記載の溶液供給装置。
【請求項４】
複数の圧電素子を有し、その圧電素子にパルス電圧を印加することでその圧電素子と対向するノズルから溶液を液滴状にして噴射供給する溶液供給装置の検査方法において、
上記圧電素子にパルス電圧のパルス幅を通常の溶液を噴射供給するときに比べて圧縮して印加する工程と、
上記圧電素子に印加されたパルス電圧のピーク値を検出する工程と、
検出されたパルス電圧のピーク値から上記圧電素子の良否を判定する工程と
を具備したことを特徴とする溶液供給装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はインクジェット方式によって溶液を液滴状にして基板に噴射供給する溶液供給装置及びその溶液供給装置の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板に回路パターンを形成するための成膜プロセスがある。この成膜プロセスでは、基板の板面にたとえば配向膜やレジストなどの機能性薄膜が形成される。
【０００３】
基板に機能性薄膜を形成する場合、この機能性薄膜を形成する溶液をノズルから液滴状にして噴射し、基板の板面に供給するインクジェット方式の溶液供給装置が用いられることがある。
【０００４】
この溶液供給装置は、基板を搬送する搬送テーブルを有しており、この搬送テーブルの上方には、上記ノズルが穿設されたノズルプレートを有する複数のヘッドが基板の搬送方向に対してほぼ直交する方向に沿ってたとえば千鳥状に並設されている。それによって、搬送される基板の上面には複数のノズルから液滴状の溶液が搬送方向と交差する方向に所定間隔で噴射塗布されるようになっている。
【０００５】
図５に示すように、上記ヘッド１はヘッド本体２を備えている。ヘッド本体２は筒状に形成され、その下面開口は可撓板３によって閉塞されている。この可撓板３はノズルプレート４によって覆われており、このノズルプレート４と上記可撓板３との間に液室５が形成されている。
【０００６】
上記ヘッド本体２の長手方向一端部には上記液室５に連通する給液孔６が形成され、この給液孔６には供給管６ａが接続されている。給液孔６から上記液室５にはたとえば配向膜やレジストなどの機能性薄膜を形成する溶液が供給される。それによって、上記液室５内は溶液で満たされるようになっている。
【０００７】
図６に示すように、上記ノズルプレート４には、溶液が塗布される基板の搬送方向に直交する方向に沿って複数のノズル７が千鳥状に穿設されている。上記可撓板３の上面には、図５に示すように上記各ノズル７にそれぞれ対向して複数の圧電素子８が設けられている。
【０００８】
上記ヘッド本体２内には駆動回路部９が設けられている。この駆動回路部９には、パルス発生器１０によって設定された所定のパルス幅のパルス電圧がシリアルデータで入力される。駆動回路部９はシリアルデータをパラレルデータに変換し、所定のパルス幅のパルス電圧を各圧電素子８に分配して印加するようになっている。それによって、圧電素子８は伸縮し、可撓板３を部分的に変形させるから、その圧電素子８に対向位置するノズル７から溶液が基板の上面に噴射供給される。
【０００９】
上記ヘッド本体２の長手方向他端部には上記液室５に連通する回収孔１１が形成されている。回収孔１１には回収管１１ａが接続されている。上記給液孔６から液室５に供給された溶液は、上記回収孔１１から回収することができるようになっている。すなわち、上記ヘッド１は上記液室５に供給された溶液をノズル７から噴射させるだけでなく、上記液室５を通じて上記回収孔１１から回収することが可能となっている。
【００１０】
このような構成の溶液供給装置においては、１つのヘッド１に数十個の圧電素子８が設けられ、しかも液晶表示装置に用いられる基板に溶液を供給塗布する場合、基板の大型化にともない溶液供給装置には複数のヘッド１が並んで設けられるから、全体では圧電素子８の数が千個以上になることもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、ヘッド１に設けられた圧電素子８は、経時的に特性が変化したり、電気的接触不良が発生するなどの状態変化が生じることがある。圧電素子８に状態変化が生じると、その圧電素子８に対向するノズル７から溶液が確実に噴射されなくなるということがあり、その場合、基板に対して溶液を均一に供給することができなくなるから、溶液の塗布不良などを招くことになる。
【００１２】
そのため、ヘッド１に設けられた複数のノズル７から溶液が確実に噴射されているか否かを定期的に検査する必要が生じる。従来は、各ノズルから溶液が確実に噴射されているか否かを作業者が目視で検査するということが行なわれていた。
【００１３】
しかしながら、溶液供給装置に設けられる圧電素子８の数は上述したように非常に多いから、各圧電素子８の状態を目視で検査するのでは、その検査を迅速かつ正確に行うことができないということがあった。
【００１４】
この発明は、圧電素子の状態が変化すると、圧電素子に印加されるパルス電圧の波形が正常時と異なることに着目し、それによって多数の圧電素子の状態変化を迅速かつ確実の判別することができるようにした溶液供給装置及び溶液供給装置の検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、複数のノズルが設けられたヘッドと、
このヘッドの各ノズルに対向して設けられた複数の圧電素子と、
パルス電圧のパルス幅の設定が可能であって、上記圧電素子に第１のパルス幅のパルス電圧を印加して上記ノズルから溶液を液滴状にして噴射させるパルス発生器と、
このパルス発生器によってパルス電圧のパルス幅を上記第１のパルス幅よりも小さい第２のパルス幅に設定して上記圧電素子に印加したときに、各圧電素子に印加されるパルス電圧のピーク値を検出する検出手段と、
この検出手段で検出されたパルス電圧のピーク値によって圧電素子の状態の良否を判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする溶液供給装置にある。
【００１６】
上記検出手段は、各圧電素子に印加される上記第２のパルス幅のパルス電圧のピーク値を検出するピークホールド回路と、複数のスイッチを有しこのスイッチを選択的に閉じることで上記圧電素子に印加された第２のパルス幅のパルス電圧を上記ピークホールド回路に入力させる切替えスイッチ回路とを有し、
上記判定手段は、上記切替えスイッチ回路のスイッチを選択的に作動させる駆動部と、上記ピークホールド回路で検出された上記第２のパルス幅のパルス電圧のピーク値から上記圧電素子の状態の良否を判別する判定部とを有する制御装置であることが好ましい。
【００１７】
上記第１のパルス電圧のパルス幅は２０μｓで、第２のパルス電圧のパルス幅は５μｓであることが好ましい。
【００１８】
この発明は、複数の圧電素子を有し、その圧電素子にパルス電圧を印加することでその圧電素子と対向するノズルから溶液を液滴状にして噴射供給する溶液供給装置の検査方法において、
上記圧電素子にパルス電圧のパルス幅を通常の溶液を噴射供給するときに比べて圧縮して印加する工程と、
上記圧電素子に印加されたパルス電圧のピーク値を検出する工程と、
検出されたパルス電圧のピーク値から上記圧電素子の良否を判定する工程と
を具備したことを特徴とする溶液供給装置の検査方法にある。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、圧電素子にパルス電圧のパルス幅を圧縮して印加し、そのときのピーク電圧値を検出することで、圧電素子の状態が正常か異常かを判別できるようにしたので、圧電素子の検査を迅速かつ確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１はこの発明の溶液供給装置の概略的構成を示す図であって、この溶液供給装置は図５と図６に示す構成と同じ構成のヘッド１を備えている。このヘッド１に設けられた複数の圧電素子８は駆動回路部９に接続され、駆動回路部９にはパルス発生器１０が接続されている。それによって、各圧電素子８には所定のパルス幅のパルス電圧を印加できるようになっている。パルス発生器１０は設定部２１を有し、この設定部２１によって圧電素子８に印加するパルス電圧１０のパルス幅を設定できるようになっている。
【００２２】
パルス発生器１０から出力されるパルス電圧は駆動回路部９にシリアルデータで入力され、ここでパラレルデータに変換されて各圧電素子８に印加される。各圧電素子８に印加されるパルス電圧は、検出手段を形成する切替えスイッチ回路２２へ分岐される。この切替えスイッチ回路２２は圧電素子８と対応する数のスイッチ２３が並列に設けられている。各スイッチ２３は制御装置２４に設けられた駆動部２５からの駆動信号によって閉じ、駆動信号が解除されると開くようになっている。
【００２３】
各圧電素子８に印加されたパルス電圧は、それぞれの圧電素子８と対応する切替えスイッチ回路２２のスイッチ２３を通って検出手段を構成するピークホールド回路２６に入力する。ピークホールド回路２６は各圧電素子８に印加されたパルス電圧のピーク値を検出し、そのピーク値をＡ／Ｄ回路２７に出力する。
【００２４】
上記Ａ／Ｄ回路２７はピークホールド回路２６が検出したピーク値をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ回路２７で変換されたデジタル信号は上記制御装置２４に設けられた判定部２８に入力される。判定部２８ではパルス電圧のピーク値を予め設定された設定値と比較し、ピーク値が設定値よりも大きいか否かを判定するようになっている。
【００２５】
なお、図１ではヘッド１を１つだけ示しているが、ヘッド１の数は複数であってもよい。さらに、圧電素子８とスイッチ２３の数も３つだけ示されているが、その数は省略されており、実際には１つのヘッド１に数十の圧電素子が設けられ、その数に対応してスイッチ２３も設けられることになる。
【００２６】
つぎに上記構成の溶液塗布装置に設けられた圧電素子８を検査する手順を説明する。溶液をたとえば液晶表示装置などに用いられる基板に供給する場合には、図２（ａ）に示すようにパルス発生器１０の設定部２１によって圧電素子８に印加するパルス電圧のパルス幅Ｐ１  をたとえば２０μｓに設定する。そして、パルス発生器１０を作動させ、パルス幅Ｐ１  のパルス電圧を駆動回路部９を介して各圧電素子８に印加すれば、圧電素子８が伸縮し、その伸縮に応じて可撓板３が弾性的に変形するから、その変形によって上記圧電素子８と対応する位置のノズル７から溶液が噴射供給されることになる。
【００２７】
パルス発生器１０から出力されて圧電素子８に印加されるパルス電圧は、図２（ａ）に示すように矩形波形となっている。圧電素子８に矩形波形のパルス電圧を印加すると、圧電素子８はパルス電圧をコンデンサの如く充電する。圧電素子８に特性変化や電気的接触不良が生じると、その圧電素子８にパルス電圧Ｐ１  が印加されてから電圧がピーク値Ｖになるまでの充電時間が正常な場合よりも長く掛かることになる。
【００２８】
各圧電素子８と対応するスイッチ２３に流れる電圧がピーク値Ｖに到達する時間は、圧電素子８がピーク値Ｖになる時間と逆の関係となる。したがって、圧電素子８が正常な場合、その圧電素子８に対応するスイッチ回路２２のスイッチ２３に流れる電圧がピーク値Ｖに到達するまでの時間は、図２（ｂ）に示すようにＴ１  となる。
【００２９】
圧電素子８に特性変化や電気的接触不良などの異常がある場合、圧電素子８に印加されたパルス幅Ｐ１  のパルス電圧は圧電素子８に流れ難くなり、その圧電素子８に対応するスイッチ２３に流れ易くなる。
【００３０】
それによって、その圧電素子８に対応するスイッチ２３では、電圧値がピーク値Ｖに到達するまでの時間は図２（ｃ）に示すようにＴ２  時間や図２（ｄ）に示すようにＴ３  時間となり、正常時にピーク値Ｖに到達する時間Ｔ１  に比べて短くなる。つまり、圧電素子８に対応するスイッチ２３において、圧電素子８が異常のときと正常なときとでピーク値Ｖに到達する時間を比較すると、異常のときの方が正常時よりも短くなる。つまり、Ｔ１  ＞Ｔ２  ＞Ｔ３  となる。なお、Ｔ２  は特性変化の場合であり、Ｔ３  は電気的接触不良の場合であるとする。
【００３１】
つぎに、圧電素子８に特性変化や電気的接触不良などの異常があるか否かを検査する場合について、図４を参照しながら説明する。検査を行なう場合には、まず、パルス発生器１０に設けられた設定部２１によって圧電素子８に印加されるパルス電圧のパルス幅を、基板に溶液を噴射供給する場合に比べて十分に小さくする。この実施の形態では図３（ａ）に示すように検査時のパルス電圧のパルス幅Ｐ２  （２０μｓ）をたとえば５μｓとする。（図４にＳ１で示す。）
パルス電圧のパルス幅を５μｓに圧縮すると、圧電素子８に対応するスイッチ２３での電圧波形は、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すパルス幅が２０μｓのときの電圧波形のうち、立ち上がりの部分だけとなる。それによって、パルス幅が５μｓで、圧電素子８が正常なときのピーク電圧値は図３（ｂ）に示すようにＶ１  となるが、異常時のピーク電圧値は図３（ｃ）、（ｄ）に示すようにＶ１  よりも高いＶ２  やＶ３  となる。
【００３２】
つぎに、図４にＳ２で示すように、パルス幅Ｐ２  のパルス電圧を圧電素子８に印加すると同時に、図４にＳ３で示すように制御装置２４の駆動部２５を作動させ、スイッチ回路２２の複数のスイッチ２３を順次切替え作動させる。複数のスイッチ２３を順次切替え作動させると、各圧電素子８に対応するスイッチ２３を流れる電圧のピーク値がピークホールド回路２６によって順次検出され、Ａ／Ｄ回路２７でデジタル値に変換されて制御装置２４の判定部２８に入力される。
【００３３】
上記判定部２８には、図３（ｂ）に示すピーク電圧Ｖ１  が設定値としてデジタル値で設定されている。つまり、正常な圧電素子８に５μｓのパルス幅のパルス電圧を印加したとき、その圧電素子８に対応するスイッチ２３に流れるピーク電圧値Ｖ１  と同じ値が設定値Ｓとして設定されている。したがって、判定部２８では、図４にＳ４で示すように、その設定値Ｓとピークホールド回路２６で検出された各圧電素子８に対応するスイッチ２３を流れるピーク電圧値とが比較される。そのピーク電圧値を仮にＶｋ  とする。
【００３４】
圧電素子８が正常であれば、その圧電素子８と対応するスイッチ２２に流れるピーク電圧値Ｖｋ  は、設定値Ｓとほぼ等しくなり、圧電素子８が異常であれば、その圧電素子８と対応するスイッチ２３に流れるピーク電圧値Ｖｋ  は設定値Ｓよりも大きくなる。したがって、判定部２８での判定結果を順次記録することで、図４にＳ５で示すように圧電素子８とスイッチ２３との対応関係からヘッド１のどの位置の圧電素子８が異常であるかを判断することができる。
【００３５】
すなわち、上記構成の溶液供給装置によれば、圧電素子８に印加されるパルス電圧のパルス幅を、溶液を基板に噴射供給する場合に比べて十分に小さくするようにした。そのため、正常な圧電素子８と、異常な圧電素子８とに対応するスイッチ２３を流れてピークホールド回路２６で検出される電圧のピーク値にも差が生じる。
【００３６】
したがって、各圧電素子８にパルス幅Ｐ２  のパルス電圧を印加したとき、圧電素子８に対応するスイッチ２３を流れてピークホールド回路２６で検出されるピーク電圧値を、制御装置２４の判定部２８に設定された設定値Ｓと比較することで、圧電素子８の良否を判定することができるから、圧電素子８の良否の判定を確実かつ迅速に行うことが可能となる。
【００３７】
なお、この発明の溶液供給装置は、基板に機能性薄膜を形成する場合だけでなく、たとえば基板に液晶を供給するような場合にも適用することができるものであり、その用途は限定されるものでない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の一実施の形態を示す溶液供給装置の概略的構成図。
【図２】（ａ）はパルス発生器から出力されるパルス電圧の波形図、（ｂ）はそのパルス電圧を正常な圧電素子に印加したときのスイッチにおける電圧波形図、（ｃ）、（ｄ）は異常な圧電素子に印加したときのスイッチにおける電圧波形図。
【図３】（ａ）はパルス発生器から出力される圧縮されたパルス電圧の波形図、（ｂ）はそのパルス電圧を正常な圧電素子に印加したときのスイッチにおける電圧波形図、（ｃ）、（ｄ）は異常な圧電素子に印加したときのスイッチにおける電圧波形図。
【図４】圧電素子の検査工程を示す説明図。
【図５】ノズルヘッドの縦断面図。
【図６】ノズルヘッドを下面側から見た図。
【符号の説明】
【００３９】
１…ノズルヘッド、７…ノズル、８…圧電素子、１０…パルス発生器、２１…パルス幅の設定部、２２…スイッチ回路、２３…スイッチ、２６…ピークホールド回路、２８…判定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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